基于DSP的电子皮带秤设计与实现

摘要

随着工业自动化的不断发展,传统的间断式称重计量装置已经很难对散状物料实现高速自动化称重,而电子皮带秤具有连续称重、自动化程度高等特点,能很好地完成高速自动化称重。我国在电子皮带秤的研发和使用方面和国外先进水平相比尚有较大差距。积极开发具有自主知识产权的高档衡器产品对我国衡器业的发展具有重要意义。这也就迫使人们对其进行深入研究以改善性能。
　　 不断增多的功能和逐步提高的精度需求给电子皮带秤的硬件实现提出了更高的要求。因此,本文选择高速的TMS320F28335DSP为主控芯片来设计电子皮带秤。为发挥DSP的高性能并便于软件开发,在其上移植了实时性操作系统μC/OS-Ⅱ。在硬件电路方面设计了信号放大电路、A/D转换模块、LCD模块、电源模块、通信模块、人机交互模块等电路,在硬件设计完成后进行了皮带秤的软件设计,实现了电子皮带秤的显示、通信、数据采集、人机交互、打印等功能。软件设计主要包含了皮带秤任务和中断的划分、主程序设计、应用程序设计、中断程序设计以及驱动程序设计等部分。为提高皮带秤的称量精度和速度改进了控制算法,采用模糊PID控制电机转动。此外,为减少数据采集通道中混入的干扰对称量精度的影响,还设计了FIR数字滤波器以实现数字滤波功能。
　　 国内外的研究中,提高电子皮带秤的性能主要是从功能和精度两个方面进行的。不管是更多的功能还是用更高级的算法来提高精度都依赖于高性能的软硬件平台支持。因此,本文以DSP为核心设计了电子皮带秤的硬件平台,以嵌入式实时操作系统为核心设计了电子皮带秤的软件平台。软硬件的设计较以往的皮带秤都有了很大的提高,从而对皮带秤的总体性能也有了很大改进。主要有以下几方面的提升:高性能DSP处理器的应用使皮带秤的运算速度更快;μC/OS-Ⅱ操作系统的移植应用大大提高了皮带秤的实时性;模糊PID算法控制皮带秤皮带传输速率,使得皮带稳定传送物料;FIR滤波算法的使用使得传感器采集的有用信号最大限度的保留下来,噪声信号的影响降到最低;所有这些都可以提高电子皮带秤的精度和速度。